Lotka-Voherra数学模型在小米混菌培养中的应用

目的:对小米混菌发酵过程中酵母菌对乳酸菌生长代谢的影响加以研究,并建立混菌发酵生长动力学模型。方法:以小米为生长基质,将乳酸菌和酵母菌分别纯培养和混菌培养,研究发酵液中细胞浓度、游离氨基氮(FAN)、还原糖、乳酸及乙醇含量的变化;在对Lotka-Voherra种间竞争模型改进的基础上构建混菌发酵生长模型,利用origin软件求解参数并对模型进行拟合验证。结果:加入辅助菌株酵母菌进行混菌发酵,酵母菌对乳酸菌的生长有促进作用,但对其发酵产酸没有产生显著影响,乳酸菌的存在对酵母菌有一定的抑制作用,但酵母菌主要产物乙醇的产量却显著增加;混菌发酵生长模型求得的预测值与实测值拟合较好,该模型可以有效预测混菌培养过程中乳酸菌和酵母菌的生长。

基于Volterra模型的供应链联盟伙伴企业合作竞争关系研究

为了研究供应链联盟中伙伴企业之间的合作竞争关系对联盟稳定性的影响,借鉴共生理论,分别就主体均势和主体非均势供应链联盟伙伴企业之间合作竞争关系建立了Volterra模型,通过求解,讨论了合作竞争的均衡解的存在及均衡条件,揭示了供应链联盟伙伴企业之间的合作竞争的动态共生本质。研究结果表明,合作与竞争的能力影响均衡值的大小;在主体非均势供应链联盟中,劣势企业在合作竞争中相对被动,对合作溢出的吸收能力较弱;企业要根据自己的合作竞争能力决定在联盟中的合作竞争策略。

中国城市化过程的非线性动力学模型探讨

提出了刻画中国城市化过程的非线性动力学模型,并将该模型与描述美国城市化进程的模型在形式上进行了统一,得到城市化非线性动力学的一般模型。借助中国1949—2000年的城乡人口数据从经验上证实了模型的有效性,同时给出美国模型的数据拟合过程作为参照。中国的城市化动力学模型与生态学的Lotka-Volterra模型同构,但参数不同,由此可以解释城市演化的Holland问题。另一方面,中国的城市化动力学模型与西方的城市化模型参数性质不同,由此可以揭示中国城市化进程中存在的问题和优化的方向。

中国东北国有林区林业生态安全动态变化研究——生态与产业共生视角

基于生态和产业共生理论,应用林业Lotka-Volterra共生模型和算法对我国东北部内蒙古、黑龙江、吉林3个国有林区1993—2014年的林业生态安全动态变化进行测度研究。通过森林生态和林业产业间的共生度指数S(k)的大小、森林生态受力指数SE(k)和林业产业受力指数SI(k)的正负号对内蒙古、黑龙江、吉林3个省区22年来的林业生态安全情况进行动态分析。结果显示:三个省区从2000年天然保护林一期工程实施开始,经过几年的红色或橙色等预警交替出现的状态,到了2008年以后基本上都开始出现健康级绿色安全状态。通过这三个省区的动态变化趋势可见,我国实施的天然林保护工程对国有林区林业生态的恢复起到了重要的作用。

基于Lotka-Volterra模型的创新扩散模式研究

借用生物学中著名的Lotka-Volterra模型对具有相互影响关系的创新扩散问题进行了深入分析。研究表明,在创新扩散过程中存在三种作用模式:竞争模式,两类创新相互抑制;互利共存模式,两类创新相互促进;捕食模式,一类创新的存在促进另一类创新的发展,而同时后者又抑制前者的发展,反之亦然。由于创新的性能、价格等影响市场竞争的因素随时间而变化,两类创新之间的作用模式也会随之在这三种模式之间相互转化。

互惠-寄生耦合系统的稳定性

寄生物与宿主之间协同进化的研究早已在生命科学领域引起广泛关注。现有研究寄生物与其宿主协同进化的模型几乎都是基于寄生物将会导致宿主种群减少的前提建立的。然而,寄生物在很多情况下也会促进宿主种群的增长,比如低密度的寄生物能提高宿主的免疫力从而提高宿主的存活率。基于这一前提假设,在经典的Lotka-Volterra模型和Leslie型捕食者-食饵模型基础上,引入寄生物对宿主的固有促进水平参数K,建立了一类互惠-寄生耦合模型。利用微分方程稳定性理论对模型进行分析,发现系统平衡点的稳定性与固有促进水平K密切相关。分析显示,在不同的固有促进水平K下,寄生物与宿主将会以稳定均衡或周期振荡的形式持续共存。数值模拟实验表明在一定条件下系统会出现Hopf分岔现象,并且随着固有促进水平K的增大,系统还会出现稳定的极限环,即随着固有促进水平K的增大,寄生物与宿主由稳定共存转变为变振幅、变周期的振荡共存。当固有促进水平参数K为零时,我们的模型就转化为经典的Leslie型捕食者-食饵模型。

基于MC FQRD RLS算法的功放建模方法

在地面广播电视传输系统中,为了提高效率,功率放大器通常工作在非线性区。由此引入的非线性,必须进行校正。如果能够得到功率放大器的非线性模型,校正工作就能取得很好的效果。提出了一种基于多通道快速QR分解RLS算法的建模方法。传统的QRD RLS算法具有收敛速度快和数值稳定的优点,但其缺点是算法的计算量很大,对硬件资源的需求大,也不利于实时地对信号进行处理。MC FQRD RLS算法很大程度上减少了计算量,同时保持了传统QRD RLS算法的各种优点。

基于“灰色L-V”模型的综合交通竞合体系预判

将传统的灰色模型与生态学中的Lotka-Volterra模型相结合,建立了预判综合交通竞争或合作体系的"灰色L-V(即Lotka-Volterra)"模型,并通过博弈论检验证明该模型适用于样本数据较少且资金环境有限的情况下,对具有竞合关系的不同交通方式间的互惠、抑制、无关或单向Logistic模式关系进行预判,从而为未来交通方式的发展提供战略决策建议。

Lotka-Volterra数学模型在草地管理中的应用

介绍了Lotka-Volterra数学模型建立、求解方法,详细讨论了该模型在草地生态系统中的应用特点。通过分析认为可以利用Lotka-Volterra模型调控草地生态系统中载畜量与草地牧草产量间的关系,从而准确指导草地畜牧业生产。

基于Modified Volterra模型的SI发动机空燃比非线性模型预测控制

针对SI发动机空燃比(Air-fuel ratio,AFR)控制的问题,首先对标准Volterra模型进行了改进,提出了一种变采样间隔的多输入多输出Modified Volterra模型。并应用该模型实现了发动机AFR系统的在线自适应辨识。并在此基础上,提出了一种基于Modified Volterra模型的非线性模型预测控制方法。利用Matlab对一种业内普遍认可的基准发动机模型进行了仿真实验,并与当前汽车广泛使用的PI控制器算法进行了对比。仿真实验结果证明了本文方法的有效性。

基于NARMAX模型和NOFRF结构损伤检测的实验研究

非线性输出频率响应函数是由Volterra级数发展而来的频域概念,可方便在频域对非线性系统进行分析,它是频率的一维函数.本文主要介绍了利用NARMAX模型以及NOFRF对结构进行损伤检测的方法,并利用实验研究证实了该损伤检测方法的可行性.另外,由于系统非线性特性可用来做结构损伤检测,且具有对系统状态比较敏感的优点,而基于NOFRF的损伤检测方法是利用非线性方法来分析系统的状态,该方法提取出的特征属于非线性特征,所以该损伤检测方法可以用来做结构损伤检测,且具有对系统状态比较敏感的优点.

基于量子粒子群优化Volterra时域核辨识的隐Markov模型识别方法

将量子粒子群优化算法引入Volterra级数模型的非线性辨识中,并结合隐Markov模型(hidden Markov model,HMM),提出了一种基于量子粒子群优化的Volterra时域核特征提取的HMM识别方法,在提出的方法中,利用量子粒子群优化算法辨识得到的前三阶Volterra时域核作为故障特征,输入到各种状态的HMM中,其中,输出概率最大的HMM对应的状态即为设备的当前运行状态。提出的方法克服了传统的基于Volterra模型系统的机械故障诊断要求目标函数连续可导、容易陷入局部最小以及抗干扰能力差等缺陷。最后,将提出的方法应用到旋转机械故障诊断中。实验结果验证了该方法的有效性。

一种改进的扬声器Volterra模型研究

在研究扬声器振膜的非线性振动时,通常使用Volterra模型进行建模分析。由于受到误差的影响,该模型仅适用于微弱的非线性现象,增大激励电压,频响预测结果的误差逐渐增大。针对这一问题,一种改进的扬声器Volterra模型被提出。该模型引入了振膜平衡位置偏移量对非线性参数的影响,并且在计算位移响应时引入高阶核函数的互调项,使位移响应预测结果更为精确。为了验证模型,搭建了一套可以测量振膜瞬时位移的激光测量系统。实验中测量并计算了振膜平衡位置偏移量和位移的基频响应。结果表明,改进的扬声器Volterra模型与实验结果的一致性较传统模型更好。

大连港与营口港集装箱业务竞争态势及其演化——基于Lotka-Volterra模型的分析

利用生态学描述种间竞争的Lotka-Volterra模型,分析近年来大连港与营口港集装箱业务的竞争及其演变,得出结论:在2009年4月-2011年12月时期,两个港口之间存在互惠型竞争关系;而在2012年1月-2015年6月时期,两个港口之间演变为捕食型竞争关系。根据经济发展规律构建港口群集团,是避免过度竞争、优化资源、促进港口结构升级的良好举措。

具有Markov转换的Lotka-Volterra系统中市场结构的演进

避开市场处于均衡态的假设和边际成本等于边际收益的条件,研究了具有Markov转换的LotkaVolterra随机竞争系统下市场结构的变化,指出在各种随机因素的干扰之下,构成系统的各种产品的数目终将随机的分布在各自的均衡点附近,并在一定条件下证明了市场结构的随机最终有界性和渐近性.

基于多小波展开的Volterra级数非线性系统建模方法

Volterra级数作为一种非线性系统模型,因其具有坚实的理论基础、简洁的表示形式和明确的物理意义,在许多领域引起了广泛的研究兴趣。Volterra级数实际应用的难点在于Volterra核的辨识,随着核阶次的增加待辨识参数的数量呈指数增长。为了减少待辨识参数,文章以分段二次多小波为基函数将Volterra一阶核和二阶核展开,将问题转化为少数展开系数的估计问题。通过典型的非线性振荡器进行验证,结果表明Volterra核的辨识结果非常接近于理论值,同时由Volterra级数能准确计算系统在不同输入下的响应。此外,针对常用的输入信号无法反映非线性系统中不同频率相互作用产生的非线性影响,文中设计了一种适合于二阶核辨识的输入,称为二维扫频,与常用扫频信号相比,试验结果表明这种输入明显能更好地激励系统的非线性特性。

基于海洋生态-产业复合系统的海洋生态安全测度方法研究

基于生态和产业的共生关系,在压力-状态-影响-响应(PSIR)模型的基础上,构建海洋生态-产业复合系统的Lotka-Volterra模型,并对海洋生态安全进行测度。本文构建海洋生态安全与海洋产业的共生度指数,描述海洋生态安全演变趋势。研究表明,根据海洋生态-产业复合系统的Lotka-Volterra模型,得出的海洋生态安全测度方法具有明确的生态经济意义,可应用于海洋生态安全的监测与管理。

滚动轴承故障诊断中的Volterra核-HMM识别方法

结合Volterra级数和隐Markov模型,提出了一种基于Volterra核特征提取的HMM故障识别方法。在该方法中,利用子空间法从正常、滚动体故障、内圈故障和外圈故障4种不同的轴承中提取Volterra核作为特征向量,然后,输入到各种故障模式的HMM中进行识别。提出方法利用电机转轴末端滚动轴承采集的实验数据得到了验证。

基于Lotka-Volterra模型的氢能市场系统演化分析

作为良好替代性的清洁能源,氢能商业层面产业化进程相对缓慢.从氢能与非氢能的替代性入手,通过Lotka-Volterra系统模型建立氢能市场系统的演化模型分析以增加氢能供给为目的氢能市场演化性质.基于替代性和增加氢能供给量的原则,界定了一个相对的氢能市场和氢能市场结构的演化系统,在此基础上通过加入时间变量改进了基本的Lotka-Volterra模型,从而初步建立了氢能市场的系统演化分析模型.采用平均值法求解模型,分别从供给增加与非氢能消减的关系,以及氢能供给增长速度、非氢能消减及其涨落间的关系,两个层面上进行系统演化分析.在上述过程中,分别得出了在氢能供给的限度、独立性和增长率的四个关于氢能市场系统演化的推论.